大數據背景下杭州市機動車尾氣減排對策

沈萍

摘要：結合杭州市機動車尾氣污染現狀、對城市大氣的影響，總結了杭州市針對機動車尾氣治理管理的治理措施，提出了機動車尾氣減排防治新對策，為解決減少杭州市機動車尾氣排放對大氣的污染提供新思路。

關鍵詞：杭州市;機動車尾氣;減排

Abstract： combined with the current situation of vehicle exhaust pollution and its impact on the urban atmosphere in Hangzhou， this paper summarizes the treatment measures for vehicle exhaust treatment and management in Hangzhou， and puts forward new countermeasures for vehicle exhaust emission reduction， so as to provide new ideas for reducing the air pollution caused by vehicle exhaust emission in Hangzhou.

Key words： Hangzhou; Motor vehicle exhaust; Emission reduction

引言

近年來，隨著經濟的高速發展，大氣污染問題已經嚴重影響到了杭州城市環境空氣質量。2019年，杭州市環境空氣優良天數為287天，優良率為78.6%，還未達到十二屆全國人大四次會議發布的《政府工作報告》中提出的“十三五期間，地級及以上城市空氣質量優良天數比率超過80%”的目標。盡管2020年全市環境空氣質量六項指標全面達到國家二級標準，但客觀上新冠肺炎疫情帶來的社會面活動大幅減少對2020年環境空氣質量改善起到了促進作用，成效并不穩固。同時，全市大氣污染物排放總量仍然較大。

研究表明，移動源（包括機動車等道路移動源和非道路移動機械、船舶、飛機等）排放是杭州市城市大氣污染物的最主要來源。機動車尾氣污染是低空污染，其排放的尾氣污染物成分復雜，而且尾氣排放高度與人的呼吸高度接近，嚴重影響并威脅著交通道路兩旁行人和附近居民的身體健康，目前對這些尾氣污染的治理也存在著相當大的困難[1]。

1杭州市機動車現狀

1.1 全國機動車數量變化

據公安部統計，截止2021年底，全國機動車保有量達3.95億輛，扣除報廢注銷量比2020年增加2350萬輛，增長6.32%。2021年全國新注冊登記機動車3674萬輛，比2020年增加346萬輛，增長10.38%;比2019年增加460萬，增長14.31%。其中全國汽車保有量達3.02億輛。2021年全國新注冊登記汽車2622萬輛，比2020年增加198萬輛，增長8.16%。全國有79個城市的汽車保有量超過百萬輛。

1.2 杭州市機動車保有量

杭州是浙江省省會和經濟、文化、科教中心，長江三角洲中心城市，重要的風景旅游城市，地處長江三角洲南翼、杭州灣西端，是“絲綢之路經濟帶”和“21 世紀海上絲綢之路”的延伸交點和“網上絲綢之路”戰略樞紐城市。2020年，杭州經濟總量位居全國省會城市第三，副省級城市第四，全國大中城市第八。隨著經濟的發展，全市機動車數量增長尤為急劇，2012年，杭州市機動車保有量為226.7萬輛，2017年年末，社會機動車輛保有量突破270萬輛，截止2021年，杭州機動車保有量已超過300萬輛，每百人擁有量及單位路面機動車數量均為全國城市之首。此外，杭州城市內還有12.7萬輛各類非道路工程機械，以及每年6萬艘過境船舶和飛機等非道路移動源。

2機動車尾氣污染現狀

機動車尾氣污染排放的影響因素和污染排放水平不僅由機動車的發動機技術和污染控制技術等自身條件所決定，而且還受道路狀況和行駛狀態等外部因素影響[2]，主要包括：1）與機動車技術相關的影響因素，包括發動機技術和尾氣控制技術、機動車重量和發動機排量等，其直接決定機動車污染排放水平。2）與機動車使用相關的影響因素，包括累計行駛里程和維護狀況等。3）與機動車行駛狀態相關的影響因素，包括機動車啟動方式（冷啟動或熱啟動）、平均車速、負載、運行模型（加速、減速、或怠速）、爬坡等以及油品質量、環境溫度和濕度等。

機動車尾氣在北京PM2.5來源中占比約1/4;哈爾濱市環保局發布哈市冬季大氣PM2.5源解析顯示，煤煙塵成為哈市冬季PM2.5的頭號污染源，占44.65%，機動車尾氣位居第二，占26.93%。

2.1 機動車尾氣的主要成分及危害

機動車尾氣的主要由一氧化碳（CO）、碳氫化合物（HC）、氮氧化物（NOX）、二氧化硫（SO2）和顆粒物組成，這些氣體不但具有刺激性氣味，刺激人體的感覺器官，而且具有一定的毒性，易引起人體急慢性中毒[3]。其中，碳氫化合物（HC）和氮氧化物（NOX）還是引起災難性的大氣污染和“光化學煙霧”污染的根源之一，顆粒物則是引發霧霾的“元兇”，是杭州市空氣PM2.5的主要來源，直接影響人的身體健康和城市經濟的可持續發展。

2.1.1 一氧化碳的污染危害

一氧化碳是一種無色帶刺激性的有毒氣體，一氧化碳與人體血液中的血紅蛋白的親和力較氧氣強200～300倍。血紅蛋白是人體血液循環中供氧的載體，人們吸入一氧化碳后，血紅蛋白就會先于氧氣與一氧化碳相結合，形成碳氧血紅蛋白（CO—Hb），從而造成血液的輸氧量減少。一氧化碳與血紅蛋白結合后需要12～14h才能分離，如果人們連續處于含有一氧化碳的空氣中時間越長，血液中積累的碳氧血紅蛋白（CO—Hb）越多，造成低氧血癥，導致人體組織缺氧，輕者出現頭疼、昏眩、反應遲鈍等，嚴重的會造成死亡，見表2.1。

2.1.2 碳氫化合物的污染危害

汽車尾氣中含有200多種碳氫化合物，其中至少32有種多環芳烴，包括3，4苯并[a]芘9種致癌物質。碳氫化合物會導致人的骨髓功能減弱，使紅、白血球細胞數量減少或在周圍血液中產生血小板減少癥。其醛類物質對眼、呼吸簽官、皮膚等產生強烈的刺激性，造成葬、肺等機能下降。尤為突出的是碳氮化物和氮氧化合物在強烈的'陽光照射下發生光化學反應，形成一種毒性較大的淺藍色光化學煙霧，其危害令人觸目驚心。

2.1.3 氮氧化物的污染危害

在汽車排出尾氣中的氮氧化物之中有一種毒性很強的紅棕色氣體二氧化氮，中毒的癥狀是發生水腫的同時，95%為一氧化氮，3%～4%二氧化氮，一氧化氮排入大氣后會逐漸轉變為二氧化氮。高濃度的一氧化氮能引起中樞神經的癱瘓及痙攣。二氧化氮引起閉塞纖維性支氣管炎等。空氣中的氮氧化物在陽光充足的午前2小時和午后2小時容易在碳氫化合物發生光化學反應，產生的臭氧和PAN等對人體產生的危害更大。氮氧化物產生的危害，見表1.2。

2.1.4 二氧化硫的污染危害

二氧化硫溶于水中會生成亞硫酸，再進一步氧化就會生成硫酸，最后生成酸雨落于地面。酸雨對水生系統，對陸地生態系統，對人體都有很強的危害。

二氧化硫在進入人體呼吸道后，會停留在上呼吸道上，生成具有腐蝕性的亞硫酸、硫酸等，對人體產生刺激作用。還會被吸收進血液，破壞酶的活力，對肝臟有一定的損害。

2.2杭州市機動車尾氣對城市大氣的影響

2015年4月，環保部披露包括杭州在內的全國9個城市的首要大氣污染源是機動車尾氣排放。2019年杭州市區主要污染物為臭氧（O3）。二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、可吸入顆粒物（PM10）和細顆粒物（PM2.5）四項主要污染物年均濃度分別為7μg/m3、41μg/m3、66μg/m3、38μg/m3。全年杭州市酸雨率54.6%，二氧化氮（NO2）和細顆粒物（PM2.5）較國家環境空氣質量二級標準分別超標0.02和0.09倍。研究表明，杭州市機動車尾氣排放對NO2、SO2、PM2.5濃度的貢獻率已分別達到64.5%、22.4%、28.0%[4]。

3杭州市針對機動車尾氣治理管理對策總結

面對移動源大氣污染日益嚴峻的現狀，針對不同的長期性機動車尾氣排放控制策略，杭州市近年來實施了小轎車限號、黃標車禁行和淘汰、限制高污染車輛、提升燃油品質、西湖低排放區、采用末端治理技術、機動車總量控制、新增機動車排放水平控制、機動車錯峰限行等措施，取得了顯著進展。

從2019年7月1日起，杭州小汽車（包括使用汽油、柴油、燃氣和混合動力為燃料的車輛）和重型燃氣車已經實施國六排放標準。自2020年7月1日起，杭州要求所有生產、進口、銷售和注冊登記的重型城市車輛（主要指在城市運行，且總質量在3.5噸以上的公交、環衛、郵政車輛）應符合國6a排放標準。實施國六排放標準，是通過源頭控制減少機動車污染排放、持續改善空氣質量的有效手段。

自2014年5月5日起，采用機動車工作日（星期一至星期五）高峰時段區域“錯峰限行”交通管理措施。錯峰限行區域內，按機動車號牌最后一位阿拉伯數字對應具體限行日期的原則，在工作日高峰時段禁止相應機動車輛通行。

2015年1月1日起，在西湖風景名勝區實行機動車環保行動。全年雙休日及國定節假日的8時30分至17時，禁止國Ⅱ及以下排放標準（柴、汽油）的機動車在環湖道路上通行，凡懸掛小型車號牌（藍牌）的機動車輛需在西湖風景名勝區限行區域（道路）內通行的，其車牌最后一位阿拉伯數字，必須與公歷日單雙號相一致。

為實現小客車數量合理、有序增長，自2017年1月6日起，杭州市在行政區域范圍內對小客車實行總量調控和指標管理，單位和個人需要取得小客車指標的，應當向市調控辦提出申請，并參與搖號。

杭州市持續提升生產、銷售和使用的汽、柴油油品質量，加強車用油品質量監督檢查，嚴厲打擊非法、非標汽柴油生產、銷售行為。全面供應符合國Ⅵ標準的車用汽柴油，停止銷售低于國Ⅵ標準的車用汽柴油，實現車用柴油、普通柴油、部分船舶用油“三油并軌”。進一步降低車用汽油烯烴、芳烴含量和夏季蒸汽壓，到2025年，在售和使用的車用汽油烯烴+芳烴含量小于等于45%。

落實公交優先戰略，加快城市軌道交通、公交專用道、快速公交系統等大容量公共交通基礎設施建設，提高市民的環保意識，提倡廣大市民綠色出行：乘坐公交車、地鐵，騎共享單車、共享電動車等。截至2020年初，杭州市主城區運營公交線路1047條，擁有車輛數10183輛，其中公共汽電車線路368條，擁有車輛數7283輛;主城區的公交站點500米覆蓋率已達到100%。截止2020年11月，杭州地鐵運營線路共5條，共設車站120座，其中換乘車站13座，運營里程共計206km;2019年日均客運量達190萬人次/天。到2025年，公共交通占全方式出行量的26%。

杭州市大力推廣新能源汽車和清潔能源汽車，是全國首批節能與新能源汽車示范推廣城市。2020年杭州新能源汽車保有量達到19.5萬輛，占比全國的4.76%，位居城市排名中第五。同時杭州市已形成了以長江汽車、東風裕隆、眾泰益維、萬向集團、廣汽吉奧、西湖比亞迪、吉利汽車等為代表的新能源整車生產企業隊伍，整車制造能力大大提升。

4機動車尾氣減排防治新對策

4.1 提高機動車尾氣處理水平

在現有技術中，對汽車尾氣排放的控制是通過加裝尾氣處理裝置來實現的，在催化劑的作用下使尾氣得到凈化，以減輕對環境的污染。通過研發催化效果好、制備工藝簡單、成本低廉且使用方便的汽車尾氣催化劑來提高尾氣凈化率[5]。西南林業大學的吳春華等以ZSM-5分子篩為原料，通過處理得到介孔ZSM-5分子篩，經過系列反應后得到CuO改性HZSM-5介孔分子篩催化劑，提高了部分機動車尾氣的催化效果。

4.2 研發、推廣替代新燃料

近年來，隨著全球各國對新能源汽車的重視，意大利、法國、西班牙、美國、中國等國家都明確了燃油車的禁售時間，中國是2030年。按照現在的標準，存儲在鋰離子電池中的電能是最常選擇的替代能源。但是，仍然存在一些問題，例如需要使用稀土等。天然氣，液化石油氣、乙醇汽油、氫燃料電池和生物燃料等都是正在推廣或研發的新替代品能源。

氫動力汽車是一種真正實現零排放的交通工具，排放出的是純凈水，其具有無污染，零排放，儲量豐富等優勢，是傳統汽車最理想的替代方案。不過，與傳統動力汽車相比，氫動力汽車成本至少高出20%。

在汽車上使用乙醇，可以提高燃料的辛烷值，增加氧含量，使汽車缸內燃燒更完全，可以降低尾氣的害物的排放。

4.3 光催化技術應用于降解道路汽車尾氣

將高新技術企業研發的二氧化鈦溶膠作為降解劑[6]，均勻地附著在路面上，不僅可以有效保護瀝青路面，還可保持長達12個月的瀝青VOC和汽車尾氣降解效果。將這種新材料噴灑在道路上后，經陽光照射，可產生負氧離子和氫氧自由基，能夠與汽車尾氣中的氮氧化物等物質發生光催化反應，生成水、鹽類等無害物質，從而起到降解汽車尾氣的效果。

結束語

在杭州市政府的努力下，雖然杭州市機動車保有量逐年遞增，但是空氣質量在慢慢好轉。要做好機動車尾氣治理工作，想從根源上解決必須依靠市政府、廣大市民、環保企業等的大力支持和共同協助，繼續執行政府層面政策，積極采用上述新對策，相信杭州市機動車尾氣減排將會得到巨大提升。

參考文獻：

[1]孫麗偉.淺談機動車尾氣污染及控制措施[J].江西化工，2018（5）.

[2]唐偉，楊強，黃成，盧濱，夏陽，井寶莉，盧清，魯君.基于大數據分析和IVE模型的杭州市機動車污染物排放變化特征研究[J].環境科學學報，2018，38（01）.

[3]甘宇.綠色低碳經濟下機動車尾氣對長沙市空氣質量管理的影響[J].管理縱橫，2019.03

[4]相晨，李偉東.杭州市機動車尾氣污染控制策略研究[J].環境科學導刊.2014，33（6）

[5]劉彬.西安市機動車污染排放及其對空氣質量的潛在影響[D].陜西師范大學.2020，6.

[6]龔雁.機動車尾氣污染控制的研究進展及新技術[J].資源節約與環保.2021（7）

浙江省教育廳2016年度高校訪問學者教師專業發展項目，“杭州地面公共交通尾氣減排技術研究”（FX2016132）